|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Применение интегральных стабилизаторов напряжения КР142
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения Микросхемы серии КР142 нашли широкое применение в радиолюбительских
конструкциях. Все они практически идентичны по схеме, содержат встроенное
устройство защиты от замыкания цепи нагрузки. Различаются они только
максимальным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое имеет
одно из следующих значений: 5, 6, 9, 12, 15, 20, 24 и 27 В.
Вашему вниманию предлагается подборка схем разнообразных стабилизаторов
напряжения, выполненная с использованием этих микросхем.
Стабилизатор напряжения, защищенный
от повреждения разрядным током конденсаторов
При наличии в выходной цепи СН конденсатора большой емкости иногда необходимо
принимать меры по защите микросхемы, то есть по предотвращению разрядки
конденсатора через ее цепи. Дело в том, что обычно используемые в цепях питания
устройств конденсаторы емкостью до 10 мкФ и более обладают малым внутренним
сопротивлением, поэтому при аварийном замыкании той или иной цепи устройства
возникает импульс тока, значение которого может достигать десятков ампер. И хотя
этот импульс очень кратковременен, его энергии может оказаться достаточно для
разрушения микросхемы. Энергия импульса зависит от емкости конденсатора,
выходного напряжения и скорости его уменьшения. Для защиты микросхемы от
повреждения в подобных случаях используют диоды. В устройстве, выполненном по
приводимой на рис. 2.10 схеме, диод VD1 защищает микросхему DA1 от разрядного
тока конденсатора С2, а диод VD2 - от разрядного тока конденсатора С3 при
замыкании на входе СН.
Наиболее подходят для использования в стабилизаторах танталовые оксидные
конденсаторы, обладающие (конечно, при необходимой емкости) малым полным
сопротивлением даже на высоких частотах: здесь танталовый конденсатор емкостью 1
мкФ эквивалентен алюминиевому оксидному конденсатору емкостью примерно 25 мкФ.
![]() СН со ступенчатым включением
Функции "коммутирующего" элемента в этом устройстве выполняет транзистор VT1
(рис. 2.11). В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор С3,
поэтому транзистор открыт и шунтирует нижнее плечо делителя R1, R2. По мере
зарядки конденсатора через резистор R3 транзистор закрывается, напряжение на
выводе 8 DA1, а следовательно, и на выходе устройства возрастает, и спустя
некоторое время выходное напряжение достигает заданного уровня. Длительность
установления выходного напряжения зависит от постоянной времени цепи R3, С3.
![]() СН с выходным напряжением повышенной стабильности
Как видно из схемы на рис 2.12, отличие этого СН от ранее рассмотренных (кроме
отсутствия защитных диодов и конденсатора С3) заключается в замене резистора R2
стабилитроном VD1. Последний поддерживает более стабильное напряжение на выводе 8
микросхемы DA1 и тем самым дополнительно уменьшает колебания напряжения на
нагрузке. Недостаток устройства - невозможность плавной регулировки выходного
напряжения (его можно изменять только подбором стабилитрона VD1).
![]() СН с выходным напряжением, регулируемым от 0 до 10 В
На рис. 2.13 изображена схема устройства, выходное напряжение которого можно
регулировать от 0 до 10 В. Требуемое значение устанавливают переменным
резистором R2 При установке его движка в нижнее (по схеме) положение (резистор
полностью выведен из цепи) напряжение на выводе 8 DA1 имеет отрицательную
полярность, поэтому выходное напряжение СН равно 0.
По мере перемещения движка этого резистора вверх отрицательное напряжение на
выводе 8 ИМС уменьшается и при некотором его сопротивлении становится равным
выходному напряжению микросхемы. При дальнейшем увеличении сопротивления
резистора выходное напряжение СН возрастает от 0 до максимального значения.
Недостаток схемы - необходимость внешнего источника напряжения -10 В.
![]() СН с внешними регулирующими транзисторами
Микросхемы 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9 в зависимости от типа могут отдавать в
нагрузку ток до 1,5...3 А. Однако эксплуатация их с предельным током нагрузки
нежелательна, так как требует применения эффективных теплоотводов (допустимая
рабочая температура кристалла ниже, чем у большинства мощных транзисторов).
Облегчить режим работы микросхемы в подобных случаях можно, подключив к ней
внешний регулирующий транзистор.
Принципиальная схема базового варианта СН с внешним регулирующим транзистором
показана на рис. 2.14. При токе нагрузки до 180...190 мА падение напряжения на
резисторе R1 невелико, и устройство работает так же, как и без транзистора. При
большем токе это падение напряжения достигает 0,6...0,7 В, и транзистор VT1
начинает открываться, ограничивая тем самым дальнейшее
увеличение тока через микросхему DA1. Она поддерживает выходное напряжение на
заданном уровне, как и в типовом включении: при повышении входного напряжения
снижается входной ток, а следовательно, и напряжение управляющего сигнала на
эмиттерном переходе транзистора VT1, и наоборот.
Применяя такой СН, следует иметь в виду, что минимальная разность входного и
выходного напряжений должна быть равна сумме минимального падения напряжения на
используемой микросхеме и напряжения иэб регулирующего транзистора. Необходимо
также позаботиться об ограничении тока через этот транзистор, так как при
замыкании в нагрузке он может превысить ток через микросхему в число раз, равное
статическому коэффициенту передачи тока транзистора, и достичь 20 А и даже
более. Такого тока в большинстве случаев достаточно дня вывода из строя не
только регулирующего транзистора, но и нагрузки.
Схемы возможных вариантов СН с ограничением тока через регулирующий транзистор
показаны на рис. 2.15, 2.16, 2.17. В первом из них эта задача решается
включением параллельно эмиттерному переходу транзистора VT1 двух соединенных
последовательно диодов VD1, VD2, которые открываются, если ток нагрузки
превышает 7 А. Стабилизатор продолжает работать и при некотором дальнейшем
увеличении тока, но как только он достигает 8 А, срабатывает система защиты
микросхемы от перегрузки. Недостаток рассмотренного варианта - сильная
зависимость тока срабатывания системы защиты от параметров транзистора и диодов
(ее можно значительно ослабить, если обеспечить тепловой контакт между корпусами
этих элементов).
Значительно меньше этот недостаток проявляется в другом стабилизаторе (рис.
2.16). Если исходить из того, что напряжение на эмиттером переходе транзистора
VT1 и прямое напряжение диода VD1 примерно одинаковы, то распределение тока
между микросхемой DA1 и регулирующим транзистором зависит от отношения значений
сопротивления резисторов R2 и R1. При малом выходном токе падение напряжения на
резисторе R2 и диоде VD1 мало, поэтому транзистор VT1 закрыт и работает только
микросхема.
По мере увеличения выходного тока это падение напряжения возрастает, и когда оно
достигает 0,6...0,7 В, транзистор начинает открываться, и все большая часть тока
начинает течь через него. При этом микросхема поддерживает выходное напряжение
на уровне, определяемом ее типом: при увеличении напряжения ее регулирующий
элемент закрывается, снижая тем самым протекающий через нее ток, и падение
напряжения на цепи R2, VD1 уменьшается. В результате падение напряжения на
регулирующем транзисторе VT1 возрастает и выходное напряжение понижается.
Если же напряжение на выходе СН уменьшается, процесс регулирования протекает в
противоположном направлении. Введение в эмиттерную цепь транзистора VT1
резистора R1, повышающего устойчивость работы СН (он предотвращает его
самовозбуждение), требует увеличения входного напряжения. В то же время, чем
больше сопротивление этого резистора, тем меньше ток срабатывания по перегрузке
зависит от параметров транзистора VT1 и диода VD1. Однако с увеличением
сопротивления резистора возрастает рассеиваемая на нем мощность, в результате
чего снижается КПД и ухудшается тепловой режим устройства.
Автор: Семьян А.П.
журналы Evil Genius (годовые архивы) книга Опыты в домашней лаборатории. Кикоин И.К. (ред), 1980 книга В помощь начинающему радиолюбителю. Путятин Н.Н., 1980 статья Январь-4. Датчик массового расхода воздуха справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия E
|